Salamanca, Gto., a 20 de noviembre de 2025.- Investigadores de la División de ingenierías del Campus Irapuato-Salamanca (DICIS) de la Universidad de Guanajuato (UG) obtuvieron la patente del “Método y dispositivo para la formación de vórtices ópticos ultracortos y continuos”, desarrollado por el Dr. Erick Ramón Baca Montero, egresado del Doctorado en Ingeniería Eléctrica, y el Dr. Oleksiy Shulika, profesor del Departamento de Ingeniería Electrónica.
El pasado 20 de octubre, se expidió el título de patente que trata del desarrollo de un método novedoso para la formación de vórtices ópticos ultracortos y continuos y el dispositivo que implementa dicho método.
La patente abrirá el camino para una nueva generación de dispositivos y sistemas ópticos compactos para óptica singular ultrarrápida, circuitos totalmente ópticos con dimensión de fracciones de longitud de onda para computación, detección, transmisión y procesamiento de datos, incluyendo las comunicaciones cuánticas y de espacio libre, y otras aplicaciones de frontera.
El Dr. Shulika comentó: “¿Pero que son los vórtices y a que se refieren los términos 'continuos' y 'ultracortos'? Para responder la pregunta tenemos que recordar que un haz láser, como una de múltiples manifestaciones de las ondas electromagnéticas, se caracteriza, entre otras, con dos magnitudes mutuamente acopladas, la intensidad y la fase, ambas con cierta distribución en el espacio y el tiempo”.
Habitualmente, la fase tiene una distribución homogénea en la sección transversal de un haz y representa un conjunto de las superficies planas perpendiculares a la dirección de propagación del haz láser.
El método y el dispositivo que propusieron en su patente transforman la fase del haz, de tal manera que la distribución de la fase en el espacio adquiere una forma semejante a un torbellino, que se conoce también como 'helicoide'. La luz cuya fase tiene la forma de un helicoide se conoce como un 'vórtice óptico'. El acoplamiento mutuo entre la fase y la intensidad implica diversas y numerosas formas de distribución de la energía en la sección transversal del haz láser y una de las típicas es la forma de un anillo o dona; consecuentemente, la fase tiene la forma de un helicoide.
Con láseres modernos, se pueden generar pulsos que duran una muy pequeña fracción de un segundo. Cuando se trata de los pulsos láser ultracortos, su duración es menor que fracciones de picosegundos (10-12 s). Por lo tanto, el término 'vórtices ópticos ultracortos' hace referencias a vórtices ópticos cuya duración es de fracciones de picosegundos o menos. El método y el dispositivo descrito en la patente permiten generar tanto vórtices continuos con intensidad constante en el tiempo, como vórtices en forma de pulsos ultracortos.
Los vórtices láser ultracortos ofrecen una extensa gama de aplicaciones. Entre las más llamativas se encuentran las comunicaciones ópticas tanto en espacio libre como en guías de onda, las pinzas ópticas para manipular objetos muy pequeños sin tocarlos, detección metrológica y otras aplicaciones orientadas al medio ambiente, manufactura aditiva y procesamiento de materiales con precisión, y, por supuesto, la microscopía óptica y tecnologías cuánticas.
Sin embargo, la liberación de ese potencial requiere una investigación intensa de los fenómenos que suceden en la interacción de la luz con estructuras artificiales (micro)estructurados. Precisamente, esa problemática se aborda en la patente con el desarrollo de un nuevo concepto de dispositivo para controlar las ondas electromagnéticas del rango óptico, con el fin de obtener intencionadamente luz estructurada en el visible e infrarrojo cercano, y en la escala de tiempo desde picosegundos hasta femtosegundos.
Debido a su naturaleza y aportaciones, esta patente se vincula directamente con los programas Educación y Energía y Cambio Climático, de los Programas Nacionales Estratégicos (ProNacEs) de México; además, contribuye al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, de la Agenda 2030 de la Organización de las Naciones Unidas, particularmente el número 4 (Educación de Calidad) y el número 9 (Industria, Innovación e Infraestructuras).
Cabe agregar que, cuando se hizo la solicitud de la patente hace cuatro años, el primer autor era alumno del Doctorado en Ingeniería Eléctrica en la DICIS, ahora Doctor en Ingeniería Eléctrica y profesor de tiempo parcial en la División de Ingenierías.
